"Personaalne uurimistoetus" projekt PUT120
PUT120 "Hüpotermia toimel indutseeritud faktorite tuvastamine (1.01.2013−31.12.2016)", Christian Ansgar Hundahl, Tartu Ülikool, Meditsiiniteaduste valdkond, bio- ja siirdemeditsiini instituut.
PUT120
Hüpotermia toimel indutseeritud faktorite tuvastamine
Identification of Cold Inducible Factors
1.01.2013
31.12.2016
Teadus- ja arendusprojekt
Personaalne uurimistoetus
Stardiprojekt
ETIS klassifikaatorAlamvaldkondCERCS klassifikaatorFrascati Manual’i klassifikaatorProtsent
1. Bio- ja keskkonnateadused1.1. BiokeemiaP310 Proteiinid, ensümoloogia1.5. Bioteadused (bioloogia, botaanika, bakterioloogia, mikrobioloogia, zooloogia, entomoloogia, geneetika, biokeemia, biofüüsika jt50,0
1. Bio- ja keskkonnateadused1.3. GeneetikaB220 Geneetika, tsütogeneetika 1.5. Bioteadused (bioloogia, botaanika, bakterioloogia, mikrobioloogia, zooloogia, entomoloogia, geneetika, biokeemia, biofüüsika jt50,0
PerioodSumma
01.01.2013−31.12.201352 080,00 EUR
01.01.2014−31.12.201452 080,00 EUR
01.01.2015−31.12.201552 080,00 EUR
01.01.2016−31.12.201652 080,00 EUR
208 320,00 EUR

Hüpotermiat on seni vaadatud kui passiivset tegurit raku füsioloogia mõjutamisel. Meie viimased tulemused viitavad aga sellele, et sarnaselt hüpoksiale tekib hüpotermiale iseloomulik vastus raku füsioloogias spetsiifiliste molekulaarsete regulaatorite vahendusel. Selliste hüpotermia poolt indutseeritud faktorite (CIF) tuvastamine saab olema kriitilise tähtsusega, et arendada kliiniliselt tõestatud mõjuga terapeutiline hüpotermia laiemalt rakendatavaks ravimeetodiks. Käesoleva projekti eesmärgiks on tuvastada CIF kandidaadid kasutades in vitro modelleerimist, bioinformaatikat ja proteoomikat. Projekti tulemusena tekib uudne informatsioon hüpotermia molekulaarsete toimemehhanismide kohta. Käesoleva projekti läbiviijateks on projekti juht, täiskohaga bioinformaatik, üks doktoriõppe ja üks magistritaseme üliõpilane, võimalusel üks või mitu bakalaureuse kraadiõppurit. Projekt viiakse läbi koostöös mitmete strateegiliste koostööpartneritega.
Hypothermia is looked upon as a passive rather than an active agent in shaping cellular physiology. However, we have evidence that similarly to hypoxia, there are specific regulatory factors orchestrating the cellular response to hypothermia. Identifying these cold inducible factors (CIF’s) will be of paramount importance for translating the already proven therapeutic effects of hypothermia into effective disease treatment. We will use a combination of in vitro modeling, bioinformatics and proteomics to identify the CIFs. Combined with advanced proteomics we will be able to identify the CIFs and corresponding target genes thereby providing novel mechanistic insight in how hypothermia works on the molecular level. The project will be executed by the PI, a full-time bioinformatician, one PhD student, one master degree student and possibly several BSc students in association with an extensive network of collaborators.
Käesoleva projekti eesmärgiks oli tuvastada kandidaate hüpotermia poolt indutseeritud transkriptsioonifaktoritele. Esialgsete hüpoteeside kohaselt eeldasime, et rakkude jahutamise tulemusena aktiveerub väike hulk transkriptsiooni aktiveerivaid valke. See arvamus põhines eelkõige varasematel töödel, kus oli tuvastatud kaks universaalset hüpotermiatundliku ekspressiooniga geeni (Cirbp - Cold induced RNA binding protein ja Rbm3 – RNA binding motif 3) ja transkriptoomi katvaid uuringuid ei olnud. Meie poolt läbi viidud transkriptoomi katvad sõelkatsed näitasid aga õige varsti, et hüpotermia mõju transkriptoomile on äärmiselt ulatuslik. Näiteks tuvastasime 4202 geeni diferentsiaalse ekspressiooni hüpotermia mõjul primaarsetes fibroblastides. Meie üllatuseks oli see mõju ulatuslikum hapnikupuuduse mõjust samadele rakkudele, kuigi hapniku puudus on tugev stiimul, mis viib suurtele ümberkorraldustele raku metabolismis (812 diferentsiaalselt ekspresseerunud geeni). Bioinformaatiline analüüs näitas, et hüpotermia poolt indutseeritud geenide promootorites olid statistiliselt üle esindatud 85 erineva transkriptsioonifaktori seostumisjärjestused. Kõiki neid transkriptsioonifaktoreid võib seega nimetada hüpotermia poolt indutseeritud faktorite kandidaatideks primaarsetes hiire fibroblastides. Kuna selline kandidaatvalkude hulk oli liiga suur individuaalseks valideerimiseks ning meil ei olnud selget alust üksikute kandidaatide eelistamiseks, siis otsustasime edasised jõupingutused panna sellele, et mõista milliseid terapeutiliselt olulisi süsteeme suudab hüpotermia aktiveerida. Selleks kasutasime lutsiferaasil põhinevaid geeni ekspressiooni raporteerivaid rakuliine ja plasmiide. Me jälgisime nelja tsentraalset stressiga toimetulekusüsteemi: oksüdatiivne stress (Nrf2 reporter), hapnikupuudus (Hif1 reporter), ER stress (ERSE reporter) ja immuunvastus (NFkB rada). Kokkuvõttes leidsime, et hüpotermial on märgatav mõju Nrf2 ja Hif1 transkriptsioonifaktorite aktiivsusele.